Física para Ciencias: Movimiento en una dimensión

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María José Quiroga Redondo
hace 6 años
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1 Física para Ciencias: Movimiento en una dimensión Dictado por: Profesor Aldo Valcarce 1 er semestre 2014

2 Movimiento Lo experimenta todo objeto que tiene una posición definida en el espacio-tiempo Traslación un auto en una carretera Rotación la Tierra en torno a su eje Oscilatorio un péndulo

3 Mecánica Cinemática Descripción del movimiento. Cómo se mueve? Dinámica Causas del movimiento. Por qué se mueve?

4 Cinemática El estudio de movimiento Determinar la posición, velocidad y aceleración Se empieza con una dimensión (1D) Después se trabaja en 2 ó 3 dimensiones.

5 Posición, distancia y desplazamiento Posición Dónde está Puerto Montt? dirección Puerto Montt está a 1000 km al sur de Santiago distancia punto de referencia (origen)

6 Posición (x) Origen C A B x [m] Por convención: valores positivos a la derecha valores negativos a la izquierda

7 Posición (x) Origen C A B x [m] Posición de A, x A = +3 m x B = +5 m x C = -3 m

8 Desplazamiento ( x): El cambio de la posición Origen x = x f x i C A B x [m] El desplazamiento entre A y B es x AB x B - x 5 m -3 m 2 m (es decir 2 metros a la derecha) A Nota Δ (Delta) se utiliza para denotar cambio en alguna cantidad. El desplazamiento entre A y C es x AC x C - x -3 m -3 m - 6 m (es decir 6 metros a la izquierda) El desplazamiento tiene SIGNO A

9 Trayectoria Unión de los puntos del espacio por donde pasa un móvil puntual. Rectilíneo: línea recta (1-D) Curvilíneo: línea curva (2-D o 3-D)

10 Nota: Trayectorias Iguales NO IMPLICA Movimientos Iguales

11 Cantidades clave para describir el movimiento: POSICIÓN x (t) VELOCIDAD v (t) ACELERACIÓN a Serán FUNCIONES DEL TIEMPO Pueden variar cuando el tiempo cambia. (t)

12 Cantidades clave para describir el movimiento: Ejemplo: Graficar la posición, velocidad y aceleración con respecto al tiempo de una persona viajando en metro desde Baquedano a San Joaquín.

13 Cinemática en 1 dimensión: Ingredientes: Movimiento Rectilíneo ESPACIO: línea recta TIEMPO: 1 reloj

14 Por ejemplo: un auto se mueve en una calle Tiempo medido con reloj ESPACIO medido con regla

15 Posición en el tiempo: x(t) TABLA POSICIÓN - TIEMPO

16 Posición en el tiempo: x(t) GRÁFICO POSICIÓN -TIEMPO Velocidad Promedio: v = Δx Δt

17 Velocidad Promedio v Se define como la diferencia en la posición (desplazamiento) dividido por el tiempo que demoró ese cambio. TABLA POSICIÓN - TIEMPO v = Δx Δt = x f x i t f t i Ejemplos: La velocidad promedio entre los puntos A y B es: v A B = 52 m 30 m 10 s 0 s = 22 m 10 s = 2,2 m s La velocidad promedio entre los puntos A y F es: v A F = 53 m 30 m 50 s 0 s = 83 m 50 s = 1,7 m s

18 Rapidez Promedio En la vida cotidiana los términos de rapidez y velocidad son intercambiables. En física hay diferencias entre ellos. Considere una maratón (42 km) Cuál es la velocidad promedio de una persona que recorre los 42 km en 2 horas? v = 0 La rapidez promedio se define como la distancia recorrida dividido por el tiempo total: Cuál es la rapidez promedio de una persona que recorre los 42 km en 2 horas? 42 km Rapidez promedio = 2 hr = 21 km hr Nota: La rapidez no tiene signo.

19 Qué mide un Velocimetro? Velocidad o Rapidez?

20 Velocidad Instantánea Cuál es la velocidad al inicio del trayecto? v A B = 2,2 m s v A F = 1,7 m s

21 Velocidad Instantánea Cuál es la velocidad al inicio del trayecto?

22 Aceleración Promedio La aceleración promedio se define como el cambio de velocidad dividido por el tiempo que demora el cambio: a = Δv Δt = v f v i t f t i Ejemplo: Un auto acelera de 0 a 100 km/hr en 10 segundos. Cuál es la aceleración promedio? a = 100 km hr 0 km hr 10 s 0 s = 100 km hr ( ) hr = km hr 2 = 27,7 m s 10 s = 2,77 m s 2

23 Aceleración Instantánea

24 Gráficos Posición vs Tiempo Velocidad vs Tiempo Aceleración vs Tiempo

25 Mov. con Aceleración Constante

26 Movimiento rectilíneo con aceleración constante Ejemplo: el signo de la aceleración en Caso a) es Caso b) es Caso c) es No tiene signo (a=0). Positivo, dado que la velocidad aumenta. Negativo, dado que la velocidad disminuye.

27 En el caso b) la forma como varía la velocidad v(t) en el tiempo es: Cómo es en el caso a)? Cómo es en el caso c)?

28 En el caso b) la forma como varía la posición x(t) en el tiempo es: Cómo es en el caso a)? Cómo es en el caso c)?

29 Resumen Se definieron los conceptos de: Mecánica, Cinemática y Dinámica. Posición, Distancia, Desplazamiento y Trayectoria. Cinemática: Movimiento en 1 dimensión: Posición con respecto al tiempo. Velocidad promedio ( v ) e instantánea ( v ) v = Δx Δt = x f x i t f t i Rapidez: escalar (no tiene signo). Aceleración promedio e instantánea. a = Δv Δt = v f v i t f t i

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